Hode og ansikts unormale egenskaper reparere seg selv


Hode og ansikts unormale egenskaper reparere seg selv

En rapport i mai-nummeret av journalen Utviklingsdynamikk Avslører at biologer fra Tufts Universitetet for første gang har oppdaget en "selvkorrigerende" mekanisme som utvikler organismer gjenkjenner og reparerer hode og ansikts abnormiteter.

Dette er første gang denne typen fleksibel, korrigerende prosess har blitt grundig analysert gjennom matematisk modellering.

Studien viser at utviklingsorganismer ikke er genetisk "hard-wired", men at prosessen i stedet er mer fleksibel og robust. Ved å bruke en tadpole-modell med et sett med forhåndsbestemte cellebevegelser som resulterer i normale ansiktsegenskaper, viste de at cellegrupper kan måle sin form og posisjon i forhold til andre organer, samt utføre de nødvendige bevegelser og remodelleringsfunksjoner i rekkefølge Å kompensere for viktige abnormiteter i mønstre.

Seniorforsker, Michael Levin, Ph.D., direktør for Center for Regenerativ og Utviklingsbiologi i Tufts University School of Arts and Sciences, forklarte:

"Et stort spørsmål har alltid vært, hvordan har komplekse former som ansiktet eller hele embryoet satt seg sammen? Vi har funnet ut at når vi skaper feil i ansiktet eksperimentelt, beveger ansiktsstrukturer seg på forskjellige måter og for det meste blir de riktige Posisjoner. Dette antyder at hva genomet koder til slutt er et sett med dynamisk, fleksibel atferd som gjør at cellene kan gjøre justeringer for å bygge spesifikke komplekse strukturer. Hvis vi kunne lære å bioengineer systemer som pålitelig selvmonterte og reparerte avvik fra Ønsket målform, regenerativ medisin, robotteknologi, og til og med romforskning ville bli forvandlet."

Tidligere forskning hadde oppdaget selvkorrigerende mekanismer i andre embryonale prosesser, men aldri i ansiktet. Disse mekanismene hadde ikke blitt analysert matematisk for å kaste lys over korrigeringsprosessens nøyaktige dynamikk.

Ledende forsker, Laura Vandenberg, Ph.D., en postdoktorale medarbeider ved senter for regenerativ og utviklingsbiologi, sa:

"Det som manglet fra tidligere studier - og etter vår kunnskap hadde aldri vært gjort i en dyremodell - var nettopp å følge disse endringene over tid og kvantitativt sammenligne dem."

En analyse som dette er viktig for å få innblikk i hvilken informasjon som genereres og manipuleres, slik at en kompleks struktur kan omorganisere og reparere seg selv.

Laget av biologer lagde en side av embryonene som var unormale ved å injisere spesifikt mRNA i en celle i tocellefasen av utviklingen, noe som induserte kraniofaciale defekter i Xenopus froskembryoer.

De karakteriserte deretter endringer i kraniofaciale strukturer med hensyn til form og stilling, inkludert kjever, øyne, grenbuer, otiske kapsler og olfaktoriske pits ved å utføre en 'geometrisk morfometrisk analyse' som måler posisjonen til 32 landemerker på tadpoles 'topp og bunn sider.

Ved å ta bilder av tadpoles med presise intervaller, observert forskerne at kraniofaciale abnormaliteter (forstyrrelser), spesielt i kjever og grenbuer, ble mindre synlige som tadpoles alderen. De merket også at tadpoles 'øye og nesevev ble mer normale over tid, selv om de noterte forskjellige forskjeller i å oppnå en helt forventet form og posisjon.

I alle babydyr er det en vanlig del av utviklingen at ansiktsfunksjonene endrer seg når det gjelder form og stilling. Etter hvert som dyret blir eldre, blir ansiktene deres avlange og deres øyne, nese og kjever vokser i forhold til hverandre, selv om bevegelsen generelt er ganske marginell.

Teamet bemerket imidlertid at i tadpoles med alvorlig misdannelse, oppstod et stort dramatisk skifte i ansiktsstrukturer for å reparere de misdannelsene. De opplyste at det virket som om systemet var i stand til å oppdage avvik fra normal tilstand og utføre korrigerende tiltak som vanligvis ikke ville finne sted.


"Vi var ganske forbløffet over å se det, lenge før de gjennomgikk metamorfose og ble frosker, hadde disse tadpoles normale ansikts ansikter. Tenk på implikasjonene av et dyr med en alvorlig" fødselsdefekt "som med tiden alene kan korrigere den feilen."

Biologene sier at funnene var i samsvar med en informasjonsutvekslingsprosess hvor en struktur triangulerer dens avstand og vinkel fra et stabilt referansepunkt. De sier at selv om ytterligere studier er påkrevd, foreslår de at de utveksler "pings", dvs. signaler som inneholder informasjon mellom et "organiseringssenter" som hjernen og nevrale nettverk og individuelle kraniofaciale strukturer.

Forskerne fremhever det faktum at fødselsskader, som spaltede lepper, spaltpalat og mikroftalmier, påvirker over 1 av 600 fødsler. Nye tilnærminger til å korrigere disse fosterskader som tilhører kategorien medfødte misdannelser av kraniofaciale strukturer, kan potensielt korrigeres hos mennesker ved å gjennomføre videre studier på molekylivå, noe som vil kaste lysere på "ansiktsfiksjon" -dynamikken.

Levin konkluderte med:

"En slik forståelse vil ha store implikasjoner, ikke bare for å reparere fødselsskader, men også for andre områder av systembiologi og kompleksitetsvitenskap. Det kan hjelpe oss med å bygge hybrid bioengineered systemer, for syntetisk eller regenerativ biologi, eller helt kunstige robotic systemer som kan reparere seg selv Etter skade eller omkonfigurere egen struktur for å matche skiftende behov i et komplekst miljø. "

SCP-2764 The Eldritch Antarctic | Object Class Keter | Spacetime/Temporal/Biological/Telepathic SCP (Video Medisinsk Og Faglig 2019).

§ Problemer På Medisin: Medisinsk praksis